Types et exemples de mutations de l’ADN

Les mutations de l’ADN se produisent lorsqu’il y a des changements dans la séquence de nucléotides qui constitue un brin d’ADN. Ces altérations peuvent être causées par des erreurs aléatoires dans la réplication de l’ADN ou par des influences environnementales telles que les rayons UV et les produits chimiques. Les modifications au niveau des nucléotides influencent ensuite la transcription et la traduction du gène en protéine d’expression.

Changer ne serait-ce qu’une seule base d’azote dans une séquence peut modifier l’acide aminé exprimé par ce codon de l’ADN, ce qui peut conduire à l’expression d’une protéine complètement différente. Ces mutations peuvent être totalement inoffensives, potentiellement fatales, ou quelque part entre les deux.

Point Mutations

Une mutation ponctuelle – le changement d’une seule base azotée dans une séquence d’ADN – est généralement le type de mutation de l’ADN le moins nocif. Les codons sont une séquence de trois bases azotées consécutives qui sont « lues » par l’ARN messager pendant la transcription. Ce codon de l’ARN messager est ensuite traduit en un acide aminé qui va fabriquer une protéine qui sera exprimée par l’organisme. Selon le placement d’une base azotée dans le codon, une mutation ponctuelle peut n’avoir aucun effet sur la protéine.

Comme il n’y a que 20 acides aminés et un total de 64 combinaisons possibles de codons, certains acides aminés sont codés par plus d’un codon. Souvent, si la troisième base azotée du codon est modifiée, l’acide aminé ne sera pas affecté. C’est ce que l’on appelle l’effet d’oscillation. Si la mutation ponctuelle se produit dans la troisième base azotée d’un codon, alors elle n’a aucun effet sur l’acide aminé ou la protéine suivante et la mutation ne modifie pas l’organisme.

Tout au plus, une mutation ponctuelle entraînera la modification d’un seul acide aminé d’une protéine. Bien qu’il ne s’agisse généralement pas d’une mutation mortelle, elle peut entraîner des problèmes au niveau du pliage de la protéine et des structures tertiaire et quaternaire de la protéine.

Un exemple de mutation ponctuelle qui n’est pas sans danger est la drépanocytose, maladie du sang incurable. Cela se produit lorsqu’une mutation ponctuelle fait qu’une seule base azotée dans un codon d’un acide aminé de la protéine acide glutamique code plutôt pour l’acide aminé valine. Cette petite mutation unique fait qu’un globule rouge normalement rond a plutôt la forme d’une faucille.

Les mutations du cadre

Les mutations de cadre sont généralement beaucoup plus graves et souvent plus mortelles que les mutations ponctuelles. Même si une seule base azotée est affectée, comme dans le cas des mutations ponctuelles, dans ce cas, la base unique est soit complètement supprimée, soit une base supplémentaire est insérée au milieu de la séquence d’ADN. Ce changement de séquence entraîne un décalage du cadre de lecture – d’où le nom de mutation « frameshift ».

Un décalage du cadre de lecture modifie la séquence de codons à trois lettres pour que l’ARN messager puisse être transcrit et traduit. Cela modifie non seulement l’acide aminé d’origine, mais aussi tous les acides aminés ultérieurs. Cela modifie considérablement la protéine et peut causer de graves problèmes, voire même entraîner la mort.

Insertions

Un type de mutation par déplacement de cadre est appelé insertion. Comme son nom l’indique, une insertion se produit lorsqu’une seule base azotée est accidentellement ajoutée au milieu d’une séquence. Cela déstabilise le cadre de lecture de l’ADN et le mauvais acide aminé est traduit. Cela pousse également la séquence entière vers le bas d’une lettre, changeant tous les codons qui viennent après l’insertion, altérant complètement la protéine.

Même si l’insertion d’une base azotée allonge la séquence globale, cela ne signifie pas nécessairement que la longueur de la chaîne d’acides aminés va augmenter. En fait, c’est peut-être tout le contraire. Si l’insertion provoque un déplacement des codons pour créer un signal d’arrêt, il se peut qu’une protéine ne soit jamais produite. Dans le cas contraire, une protéine incorrecte sera produite. Si la protéine altérée est essentielle pour maintenir la vie, alors il est très probable que l’organisme mourra.

Suppressions

La délétion est un dernier type de mutation par déplacement de cadre et se produit lorsqu’une base azotée est retirée de la séquence. Là encore, cela entraîne un changement de l’ensemble du cadre de lecture. Elle modifie le codon et affecte également tous les acides aminés qui sont codés après la suppression. Comme dans le cas d’une insertion, les codons absurdes et stop peuvent également apparaître aux mauvais endroits,

Analogie des mutations de l’ADN

Tout comme la lecture d’un texte, la séquence d’ADN est « lue » par l’ARN messager pour produire une « histoire » ou une chaîne d’acides aminés qui sera utilisée pour fabriquer une protéine. Comme chaque codon comporte trois lettres, voyons ce qui se passe lorsqu’une « mutation » se produit dans une phrase qui n’utilise que des mots de trois lettres.

LE CHAT ROUGE A MANGÉ LE RAT.

S’il y avait une mutation ponctuelle, la phrase serait changée en :

LE CHAT ROUGE A MANGÉ LE RAT.

Le « e » dans le mot « the » a muté en la lettre « c ». Si le premier mot de la phrase n’est plus le même, les autres mots ont toujours un sens et restent ce qu’ils sont censés être.

Si une insertion devait faire muter la phrase ci-dessus, elle pourrait se lire

LA CRE DCA TAT ETH ERA T.

L’insertion de la lettre « c » après le mot « the » modifie complètement le reste de la phrase. Le deuxième mot n’a plus de sens, pas plus que les mots qui le suivent. La phrase entière s’est transformée en absurdité.

Une suppression aurait un effet similaire à celui de la phrase :

L’EDC ATA TET ELLE À.

Dans l’exemple ci-dessus, le « r » qui aurait dû venir après le mot « the » a été supprimé. Là encore, il modifie l’ensemble de la phrase. Si certains des mots suivants restent intelligibles, le sens de la phrase a complètement changé. Cela démontre que même lorsque les codons sont transformés en quelque chose qui n’est pas totalement absurde, cela change encore complètement la protéine en quelque chose qui n’est plus viable sur le plan fonctionnel.